龙马溪组页岩三维缝网重构及分形分析

传统上研究含气页岩宏观缝网特征的方法多是基于小样品开展，通过观察小样品的裂缝展布特征来了解页岩的裂缝发育的宏观特性。但是这类方法因尺度过小，缺乏代表性，不能获取连续面上的裂缝特征，难以分析裂缝发育和地应力方向之间的关系。为获取更详细的大尺度含气页岩的宏观裂缝特征，本文从重庆市涪陵地区石柱县采样获取2m×3m×0.7m完整大尺度岩块，并采用有序标号切割来获取30cm3规格岩样，在此基础上提取小岩样的表面裂缝并按照大尺度岩样切割的相对顺序构建三维裂缝网络。分析观测大尺度的三维裂缝网络可以发现，含气页岩的裂缝分布具有明显的规律性:水平主应力方向上的裂缝发育度普遍高于最小水平主应力方向；垂直方向上的裂缝与最小水平主应力的夹角为-62°。分维研究表明所有不同面上的裂缝均符合分维特性，说明小尺度裂缝特征和大尺度裂缝特征具有相似的规律性。此外，研究还表明最大水平主应力上的裂缝密度和分形维数最大，缝网结构最为复杂，最小水平主应力方向缝网结构次之，垂直主应力方向的裂缝结构最为简单；水平应力方向上主要以层理裂缝为主，垂直方向上以剪切缝为主，且与最小水平主应力的夹角为-62°。在掌握宏观裂缝分布特征基础上，研究可为页岩显微观测实验提供相应的理论依据。